Química orgánica

TEMA 8. ESTUDIO DE ALGUNAS FUNCIONES ORGÁNICAS
E2A.S2010
Indique los reactivos adecuados para realizar las siguientes transformaciones:
a) CH3−CH2−COOH → CH3−CH2−COOCH3
b) CH2=CH−CH2Cl → CH3−CH2−CH2Cl
c) CH2=CH−CH2Cl → ClCH2−CHCl−CH2Cl
a) Esta es una reacción de esterificación: la que tiene lugar entre un ácido carboxílico y
un alcohol. Como el producto final es propanoato de metilo, es obvio que el alcohol
debe ser el metanol:
b) Esta es una típica reacción de adición de hidrógeno a doble enlace. Como hemos
visto, se cataliza por metales como platino o paladio y son siempre en cis. Es una
reacción reversible.
,Pd
→ CH3−CH2−CH2Cl
CH2=CH−CH2Cl + H2 Pt
c) Esta reacción también es de adición a doble enlace, pero en lugar de H2 ahora se
adiciona Cl2. La adición de Cl2 es muy lenta, pero se mejora catalizándola con AlCl3.
CH2=CH−CH2Cl + Cl2 AlCl

3 → ClCH2−CHCl−CH2Cl
E3B.S2010
Complete las siguientes reacciones e indique el tipo al que pertenecen:
a) C6H6 + Cl2 AlCl

3 →
2 SO4
b) CH2=CH2 + H2O H
→
c) CH3−CH2OH + H2SO4 (concentrado) →
a) Se trata de la cloración del benceno catalizada por AlCl3. Es una reacción de
sustitución electrófila.
C6H6 + Cl2 AlCl

3 → C6H5Cl + ClH
b) Si en lugar de ácido sulfúrico se utilizara cualquier otro ácido “no deshidratante” o el
sulfúrico está diluido, la reacción sería de adición al doble enlace dando lugar a un
alcohol, en este caso al etanol:
c) Se trata de una reacción de eliminación. El ácido sulfúrico, que es un fuerte
deshidratante, se queda el agua. (Es la reacción inversa a la del apartado b)
CH3−CH2OH + H2SO4 (concentrado) → CH2=CH2 + H2O
E4A.S2010 y E5A.S2009
a) Escriba la ecuación de la reacción de adición de un mol de cloro a un mol de etino.
b) Indique la formula desarrollada de los posibles isómeros obtenidos en el apartado
anterior.
c) ¿Que tipo de isomería presentan los compuestos anteriores?
a) La adición de Cl2 es muy lenta, pero se mejora catalizándola con AlCl3.
CH≡CH + Cl2 AlCl

3 → ClCH=CHCl
b) El producto obtenido se llama 1,2−dicloroeteno y presenta los siguientes isómeros:
c) Los dos primeros presentan isomería geométrica cis−trans debida al impedimento de
giro alrededor del doble enlace. El tercero presenta respecto de los anteriores isomería
plana de posición. (Y por cierto que el compuesto obtenido en la reacción anterior es el
isómero trans, como se explicó en los mecanismos de reacción.)
E5A.S2010 y E3B.S2009
Dados los compuestos orgánicos: CH3OH, CH3CH=CH2, y CH3CH=CHCH3, indique
razonadamente:
a) El que puede formar enlaces de hidrógeno.
b) Los que pueden experimentar reacciones de adición.
c) El que presenta isomería geométrica.
a) El enlace por puente de hidrógeno se forma entre el hidrógeno y los elementos muy
electronegativos, como el F, O, N y Cl, siendo su fuerza de mayor a menor en este
orden, como su electronegatividad. Por tanto el único que presentará este tipo de enlace
entre moléculas será el metanol, CH3OH.
b) Las reacciones de adición solo pueden darse en moléculas que posean dobles o triples
enlaces, por tanto pueden darse en el propeno y el but−2−eno.
c) La isomería geométrica o cis−trans es consecuencia del impedimento de giro del
doble enlace, por tanto el but−2−eno presenta esta isomería:
E1A.S2009
Indique los compuestos principales que se obtienen cuando el propeno reacciona con:
a) Agua en presencia de ácido sulfúrico
b) Cloro
c) Cloruro de hidrógeno
a) La adición de agua catalizada por un ácido da lugar a un alcohol. De acuerdo con la
regla de Marconicof, el OH– se une al carbono que tiene el radical mayor y que está más
sustituido por grupos R.
2 SO4
CH3–CH=CH2 + H2O H
→ CH3–CHOH–CH3
b) Adición de Cl2 a doble enlace es muy lenta, pero se mejora catalizándola con AlCl3
CH3–CH=CH2 + Cl2 → CH3–CHCl–CH2Cl
Catalizada por AlCl3, sería parecido, solo que comienza por el ataque del cloro al
AlCl3, formándose AlCl4– y Cl+ que es muy inestable y por tanto un magnífico reactivo
eletrófilo que se estabiliza atacando al doble enlace por su alta densidad electrónica.
c) Cuando se adiciona un haluro de hidrógeno a doble enlace, de acuerdo con la regla de
Marconicof, el halógeno se une al carbono que tiene el radical mayor y que está más
sustituido por grupos R.
CH3–CH=CH2 + HCl → CH3–CHCl–CH3
E2A.S2009
Dado 1 mol de HC≡C−CH2−CH3 escriba el producto principal que se obtiene en la reacción
con:
a) Un mol de H2
b) Dos moles de Br2
c) Un mol de HCl
a)
HC≡C–CH2–CH3 + H2 → H2C=CH–CH2–CH3
but−1−eno
b) Al reaccionar dos moles de bromo lo que tiene lugar es dos adiciones: una al triple
enlace y otra al doble:
Br2
b)
HC≡C–CH2–CH3 + Br2 → HCBr=CBr–CH2–CH3 → HCBr2–CBr2–CH2–CH3
1,1,2,2−tetrabromobutano
c) Para esta adición ten en cuenta la regla de Marconikof, según la cual el halógeno va
al carbono que más sustituido porque así su carga se deslocaliza más y es el isómero
más estable.
HC≡C–CH2–CH3 + HCl → H2C=CCl–CH2–CH3
2−clorobut−1−eno
E6A.S2009
Complete las siguientes reacciones e indique el tipo al que pertenecen:
a) CH3−CH3 + O2 →
2 SO4 Calor
b) CH3−CH2OH H

→
2 SO4
c) C6H6 (benceno) + HNO3 H
→
a) Combustión
CH3−CH3 + 7/2 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
b) Eliminación
2 SO4 Calor
CH3−CH2OH H

→ CH2=CH2 + H2O
2 SO4
c) Sustitución (nitración) C6H6 (benceno) + HNO3 H
→ C6H5NO2 + H2O
E3A.S2008
Indique el compuesto orgánico que se obtiene en las siguientes reacciones químicas:
a) CH2=CH2 + Br2 →
Catalizado r
b) C6H6 (benceno) + Cl2  →
, E tan ol
c) CH3CHClCH3 KOH

→
a)
CH2=CH2 + Br2
→ CH2Br–CH2Br (Adición)
b)
3
C6H6 (benceno) + Cl2 
→ C6H5Cl + HCl (Sustitución)
c)
, E tan ol
CH3CHClCH3 KOH

→ CH3CH=CH2 + HCl (Eliminación)
AlCl
E4A.S2008
Para el compuesto CH3CH=CHCH3 escriba:
a) La reacción con HBr.
b) La reacción de combustión.
c) Una reacción que produzca CH3CH2CH2CH3
a)
CH3CH=CHCH3 + HBr → CH3CH2–CHBrCH3
b)
CH3CH=CHCH3 + 6 O2 → 4 CO2 + 4 H2O
c)
CH3CH=CHCH3 + H2 (Pt/Pd) → CH3CH2CH2CH3
E1A.S2007
Razone las siguientes cuestiones:
a) ¿Puede adicionar halógenos un alcano?
b) ¿Pueden experimentar reacciones de adición de haluros de hidrógeno los alquenos?
c) ¿Cuáles serían los posibles derivados diclorados del benceno?
a) Las reacciones de adición tienen siempre lugar a un doble o triple enlace. Puesto que
los alcanos son hidrocarburos saturados de hidrógeno y no tienen dobles ni triples
enlacen no pueden dar reacciones de adición.
b) Puesto que los alquenos tienen, al menos, un doble enlace sí pueden dar reacciones
de adición. Concretamente los haluros de hidrógeno siguiendo la regla de Marconikof el
halógeno se adiciona al carbono más sustituido por grupos R.
c) El diclobenceno presenta tres isómeros de posición: orto, meta y
para−diclorobenceno
E2B.S2007
Señale el tipo de isomería existente entre los compuestos de cada uno de los apartados
siguientes:
a) CH3CH2CH2OH y CH3CHOHCH3
b) CH3CH2OH y CH3OCH3
c) CH3CH2CH2CHO y CH3CH(CH3)CHO
a) Son isómeros de posición, ya que solo difieren en la posición del grupo alcohol. El
primero es el propan−1−ol y el segundo el propan−2−ol
b) Son isómeros de función. El primero es un alcohol (etanol) y el segundo es un éter
(dimetiléter o metoximetano)
c) Son isómeros de cadenas, ya que e solo varían en las disposición de la cadena que
está unida al grupo aldehído. El primero es el butanal y el segundo el metilpropanal
E3B.S2007
Utilizando un alqueno como reactivo, escriba:
a) La reacción de adición de HBr.
b) La reacción de combustión ajustada.
c) La reacción que produzca el correspondiente alcano.
a)
b)
c)
CH2=CH2 + HBr → CH3–CH2Br
CH2=CH2 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O
CH2=CH2 + H2 (pt/Pd) → CH3–CH3
E5A.S2007
a) ¿Cuál es el alcano más simple que presenta isomería óptica?
b) Razone por qué la longitud del enlace entre los átomos de carbono en el benceno (C6H6)
es 1’40 Å, sabiendo que en el etano (C2H6) es 1’54 Å y en el eteno (C2H4) es 1’34 Å.
La isomería óptica la presentan aquellas sustancias que poseen, al menos, un carbono
asimétrico, es decir que tiene los 4 sustituyentes diferentes, por tanto, los sustituyentes
distintos y mas simples deben ser –H, –CH3, –CH2CH3, –CH2CH2CH3 y el compuesto
sería:
Ya sabes que se nombra como un derivado de la cadenas más larga y comenzando a
numerar de forma que los sustituyentes tengan los números identificadores más
pequeños posibles. Por tanto, se trata del 3−metilhexano
b) La deslocalización de los dobles enlaces entre los carbonos da lugar a dos estructuras
resonantes y ello da como resultado que los 6 enlaces entre los átomos de carbono sean
equivalentes y estén a medio camino entre el enlace simple y el doble.
Por ese motivo, la distancia de los enlaces C–C (1,40 Å) en el benceno está entre la de
un enlace simple (1,54 Å ) y la de un enlace doble (1,34 Å).
Los 6 átomos de carbono del benceno presentan hibridación sp2.
El resultado son 3 orbitales híbridos equivalentes que forman 120º, cada uno de los
cuales tiene un electrón. Se queda un orbital atómico sin hibridar (supongamos pz), que
también tiene un electrón.
Cada carbono se une a los dos vecinos por solapamiento de dos de los híbridos y el
tercer híbrido es el que solapa con el orbital s del hidrógeno. De esa forma todos los
ángulos de enlace simples, llamados enlaces σ, son de 120º y el anillo bencénico es
plano.
El orbital atómico pz (el que no hibridó) está en el plano perpendicular. Como puede
verse en la figura de la derecha, es el que forma el enlace π.
Lo interesante y lo importante es que los enlaces π se encuentran deslocalizados, dando
lugar a unas estructuras resonantes que son las responsables de la estabilidad del anillo
bencénico. Las estructuras resonantes de Kekulé son las siguientes:
El resultado de esta deslocalización de los enlaces dobles es que “los enlaces de todos
los carbonos son equivalentes” y están a medio camino entre un enlace simple y uno
doble. Por otro lado esta deslocalización le da mucha estabilidad al anillo bencénico y
explica la estabilidad de su estructura.
Por otro lado, la geometría del benceno, como una estructura plana explica que sus
moléculas se encuentren bien empaquetadas y que por tanto tenga una gran densidad y
puntos de fusión anómalamente altos. El ciclohexano, por el contrario, donde todos los
carbonos hibridan sp3 y tienen estructura tetraédrica, tiene forma de bote, o de silla y no
puede empaquetarse.
El resultado es que el benceno es líquido a temperatura ambiente, mientras que el
ciclohexano es un gas.
E2B.S2006
Indique los productos que se obtienen en cada una de las siguientes reacciones:
a) CH3CH=CH2 + Cl2 →
b) CH3CH=CH2 + HCl →
c) CH3CH=CH2 + O2 →
a)
CH3CH=CH2 + Cl2 → CH3CHCl–CH2Cl
b)
CH3CH=CH2 + HCl → CH3CHCl–CH3
c)
CH3CH=CH2 + O2 → CO2 + H2O
E5A.S2006
Complete las siguientes reacciones químicas:
a) CH3CH3 + O2 →
, E tan ol
b) CH3CHOHCH3 KOH

→
c) CH≡CH + 2 Br2 →
a)
CH3CH3 + 7/2 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
b)
, E tan ol
CH3CHOHCH3 KOH

→ CH3CH=CH2 + H2O
c)
CH≡CH + 2 Br2 → CHBr2– CHBr2
E3B.S2006
Para los siguientes compuestos: CH3CH3 , CH2=CH2 y CH3CH2OH
a) Indique cuál o cuáles son hidrocarburos.
b) Razone cuál será más soluble en agua.
c) Explique cuál sería el compuesto con mayor punto de ebullición.
a) Los hidrocarburos son compuestos formados exclusivamente por carbono e
hidrógeno, por tanto solo los dos primeros (etano y eteno ,respectivamente) pertenecen a
este grupo.
b) Solamente el alcohol es soluble en agua debido a que la mayor electronegatividad del
oxígeno hace que la molécula sea polar.
c) El mayor punto de fusión corresponde al etanol debido a que la electronegatividad del
oxígeno hace que entre unas moléculas y otras se establezcan puentes de hidrógeno
similares a los del agua. Eso explica que a temperatura ambiente el etanol sea un líquido
mientras que el etano y eteno sean gases.